[发明专利]一种碳纳米管纳米硅复合导电剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管纳米硅复合导电剂，包括纤维结构的碳纳米管；以及负载于所述碳纳米管表面的颗粒状纳米硅，所述纳米硅与所述碳纳米管的重量比为5:1～10:1。适用于锂离子正极和负极材料，降低了碳纳米管的使用量，同时提升了其作为导电剂的性能。

技术领域

本发明涉及导电剂领域，具体涉及一种碳纳米管纳米硅复合导电剂及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子二次电池是一种新型高能二次电池，具有比容量大、放电电压高而平稳、低温性能好、环境友好、安全、寿命长、自放电微弱等优点。锂离子二次电池的上述优势，引起了世界各国科学家的重视和青睐，从而促进了锂离子二次电池的快速发展。自问世以来，短短的近二十年间，锂离子二次电池就已广泛地应用于手机、笔记本电脑、数码设备等一系列便携式电子产品中；尤其是近几年在一些重要领域如电动汽车等交通工具、航空航天、军事等领域的大型锂离子二次电池的开发及应用正如火如荼地展开。

锂离子二次电池的电极反应包括电子的传输和离子的传输，这样就要求电极要有良好的导电性，保证电子传输通道的畅通；必要的一些孔结构，吸储电解液，保证离子传输的顺利。只有达到这两方面的要求，才能保证电极活性材料有较高的利用率和良好的循环稳定性。锂离子二次电池的正极通常采用层状钴酸锂、镍酸锂、镍钴酸锂或尖晶石锰酸锂等作为活性材料。但是这些活性材料本身的导电性差，因此，在形成电极时，往往采用在活性物质中加入导电剂来改善其导电性。锂离子二次电池的负极常采用石墨类材料，如：片状石墨、石墨微球，以及改性石墨微球等。这些材料本身就有较好的导电性，原则上不必要加入导电剂来改善其导电性，但是加入少量导电剂可以改善负极活性材料间的接触电阻，使电极各个部位的导电性一致；尤其是一些纤维状导电剂还可以改善负极材料的粘结稳定性和增加电极的孔结构，以利于吸储电解液，改善电极的循环稳定性。

石墨、乙炔黑和碳纤维具有导电性好、密度小、结构稳定以及化学稳定性特性，常被用作锂离子二次电池正极材料的导电剂。如果充放电速度慢的话，这些导电剂可以发挥性能。但如果是大倍率快速充放电，使用这些导电剂的电极会产生较大的极化，导致活性物质的利用率下降。为了改善锂离子电池的性能，新型导电剂的开发迫在眉睫，上述问题是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳纳米管纳米硅复合导电剂，适用于锂离子正极和负极材料，降低了碳纳米管的使用量，同时提升了其作为导电剂的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供的方案是：一种碳纳米管纳米硅复合导电剂，包括纤维结构的碳纳米管；以及

负载于所述碳纳米管表面的颗粒状纳米硅，所述纳米硅与所述碳纳米管的重量比为5:1～10:1。

进一步的是：所述的碳纳米管为多壁碳纳米管，所述碳纳米管的管径为3～100nm，长度为0.6～200um。

进一步的是：所述纳米硅的粒径为5～100nm。

本申请进一步的提供了一种上述碳纳米管纳米硅复合导电剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按质量比5:1～10:1称取碳纳米管和纳米硅，形成混合物，将分散剂和所述混合物在有机溶剂中进行分散，其中，所述分散剂占所述混合物的12.5～25wt％，持续分散直至形成碳纳米管和纳米硅总含量为5.6～6.2wt％的浆料；

S2、对所述浆料进行研磨，得到碳纳米管纳米硅复合导电剂。

进一步的是：所述分散剂为高分子分散剂。

进一步的是：所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。

进一步的是：所述步骤S1中，于真空条件下进行分散。

进一步的是：所述碳纳米管纳米硅复合导电剂应用在锂离子二次电池正极材料或锂离子二次电池负极材料；